8. Какие легирующие элементы в сплаве хн67мвтю способствуют повышению его жаростойкости на воздухе?

Жаропрочный сплав на никелевой основе: ХН67МВТЮ состава: <4% Fe, 67% Ni, 17-20% Cr, 4-5% Mo, 4-5% W, 2,2-2,8% Ti, 1-1,5% Al

Основные элементы сплава – Cr и Ni, в концентрациях от 60% Ni и от 12% Cr придают сплаву жаропрочность и жаростойкость до ~1100 °С. Добавка Al усиливает жаростойкость способствуя образованию шпинелей с Cr и Ni и Fe на поверхности (шпинель – смешанное соединение обладающее низкой диффузионной проницаемостью и электропроводностью). Mo - сильно увеличивает жаропрочность и износостойкость сплава при высоких температурах, так же повышает температуры возврата и рекристаллизации сплава. W – так же повышает температуры В. и Р. сплава, так же увеличивает прочность, но не так сильно как Mo. Ti – повышает прочность и обрабатываемость сплава. Mo, W, Ti – так же сильные карбидообразующие элементы, что улучшает коррозионную стойкость препятствуя образованию карбида хрома, что нежелательно.

9. Какие сплавы используют для изготовления нагревательных элементов печей? Указать максимальную температуру их применения.

«Нихромы» (сплавы Ni-Cr и Ni-Cr-Fe «Фехрали» (сплавы Fe-Cr-Al) «Многокомпонентные сплавы Fe-Cr-Al-Si-Mn-Zr-Ti-Y» Металлические нагреватели в виде проволоки или ленты применяются для работы в любых газовых средах до температуры 1250 °С и представляют собой сплавы на основе никеля и хрома или никеля, хрома и железа, а также безникелевые сплавы с добавкой алюминия. Неметаллические нагреватели изготавливаются из карборунда(SiC) или дисилицида молибдена (MoSiz) и имеют срок службы 1000-1200 ч при 1400 °С и 3000-3600 ч при 1300 °С. Карборундовые элементы (силиты) применяются для работы в любых газовых средах до температуры 1450 °С. Элементы из дисилицида молибдена применяются для нагревания дотемпературы 1650 °С и надежно работают в средах, не содержащихсеру, ее соединения и водород.

Все эти сплавы обладают высокой жаростойкостью и жаропрочностью, а также имеют относительно большой коэффициент электросопротивления, что и позволяет их использовать в качестве нагревательных элементов.

10. Произвести выбор химических элементов (азот, алюминий, кремний, медь, молибден, никель, титан, углерод, хром) для жаростойкого поверхностного легирования железа.

Задача: получить пленку с низкой диффузионной проницаемостью, электропроводностью и высоким электросопротивлением, сплошная и бездеффектная. Ni, Fe, Cr, Al, Si – вкупе образуют шпинели – смешанные соединения удовлетворяющие вышеуказанным параметрам. Наиболее применимы для защиты деталей и конструкций, изготовленных из низколегированных сталей и чугунов, покрытия из алюминия, кремния, хрома. В случае с хромом максимальная концентрация внедряемого элемента ограничена его предельной растворимостью в твердом растворе и плавно понижается по мее удаления от поверхности в глубь металла. В случае кремния и алюминия возникает одна или несколько фаз, отличных от твёрдого раствора, которые затрудняют диффузию. Увеличение жаростойкости обусловлено образованием на поверхности сплавов окислов Al2O3, Cr2O3, SiO2 или двойных окислов FeAl2O4, FeCr2O4, Fe2SiO4. Молибден непреминим для поверхностного легирования, так как его оксид легкоплавкий и летучий. Никель наиболее подвержен сульфидной коррозии. Сера вытесняет кислород с образованием легкоплавкой эвтектики. Медь в водородной среде подвержена восстановлению оксидов меди с образованием в порах воды, которые растрескивают металл. При высоком давлении водорода Титан – охрупчивается, происходит восстановление его из оксидной пленки, поэтому титан малопригоден для жаростойкого легирования.